DE732612C

DE732612C - Arrangement for protecting power converters

Info

Publication number: DE732612C
Application number: DEST54590D
Authority: DE
Original assignee: STALTURBINE GmbH
Current assignee: STALTURBINE GmbH
Priority date: 1935-03-13
Filing date: 1936-03-11
Publication date: 1943-03-06
Also published as: FR804093A; NL49548C; GB465682A; BE414328A

Description

Für den Schutz von Stromrichtern, die aus einem Ionenventil mit Transformator bestehen, gegen die Wirkung von Rückzündungen und ähnlichen Fehlern, wurde früher eine Anordnung mit leinem Relais, welches differentiell von den Strömen der Anodenleitungen und der Kathodenleitung des Ionenventils beeinflußt wurde, beschrieben. Diese Anordnung verursacht die nicht wünschenswerte Komplikation, daß die Nebenschlüsse in den Anodenleitungen, denen die Ströme entnommen werden, unter weit schwankenden Potentialen stehen, weshalb die verschiedenen Spulen des Relais voneinander sehr gut isoliert werden müssen und das Relais jedenfalls einen unter Hochspannung arbeitenden •Apparat darstellt. Außerdem spricht die Anordnung nur für Fehler im Ionenventil selbst, aber nicht für Fehler im Transformator an.For the protection of converters consisting of an ion valve with a transformer, against the effect of re-ignition and similar errors, an arrangement with a relay, which differentially from the currents of the anode lines and the cathode line of the ion valve was influenced, described. This arrangement causes the undesirable Complication that the shunts in the anode lines, from which the currents are drawn, fluctuate widely There are potentials, which is why the various coils of the relay are very well insulated from one another and the relay is in any case an apparatus operating under high voltage. In addition, the arrangement speaks only for faults in the ion valve itself, but not for faults in the transformer.

ao Ein Vorschlag ist auch bekannt, in die' Anodenleitungien eines Gleichrichters die Primärwicklungen von Stromwandlern einzuschalten, denen Sekundärwicklungen über Hilfsgleichrichter eine Wicklung eines Differentialrelais speisen, dessen andere Wicklung von dem vom Gleichrichter gelieferten Gleichstrom durchflossen ist. Da die Anodenströme immer pulsierende Gleichströme darstellen, werden solche Stromwandler infolge der Sättigung durch den überlagerten Gleichstrom immer sehr unbefriedigend wirken. Ihre Ungenauigkeit wird desto höher, je höher die Strombelastung des Gleichrichters ist. Durch die Einführung einer der Anodenzahl gleichen Anzahl von Stromwandlern, die kaum einem anderen Zweck dienen können, wird diese Anordnung auch sehr umständlich.ao A proposal is also known in the ' The anode lines of a rectifier to switch on the primary windings of current transformers, which secondary windings via auxiliary rectifiers a winding of a differential relay feed the other winding from the direct current supplied by the rectifier is flowed through. Since the anode currents always represent pulsating direct currents, such current transformers become due to the saturation by the superimposed direct current always seem very unsatisfactory. The higher the inaccuracy, the higher the Current load of the rectifier. By introducing one of the number of anodes Number of current transformers that can hardly serve any other purpose becomes this Arrangement also very cumbersome.

Gegenstand der Erfindung- - ist eine auf Differentialvvirkung beruhende- Schutzvorrichtung für Stromrichter, die aus Ionenventil mit Transformator bestehen, gegen die Wirkung von Rückzündungen und ähnlichen Störungen, welche in ihrem Aufbau dadurch gekenrizeichnet ist, daß der Strom der Wechselstromseite jenseits des Transformators, von der Seite des Ionenventils' gerechnet, abgenommen wird und daß eine solche Wirkung dieses Stromes, die sich in der gleichen Richtung unabhängig von der augenblicklichen Stromrichtung äußert und im .wesentlichen proportional der ersten Potenz des Stromes ist, mit einer entsprechenden Wirkung des Stromes auf der anderen Seite des Ionenventils zur Erzielung einer Differenzwirkung selbsttätig verglichen wird und daß bei Ungleichheit der verglichenen Ströme selbsttätig die Anlage abgeschaltet wird oder andere Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Den erstgenannten Strom kann man dabei über Stromwandler abnehmen, die gleichzeitig nochThe subject of the invention - is a Differential action protection device for converters consisting of ionic valve with a transformer, against the effect of re-ignition and similar disturbances, which is characterized in its structure by the fact that the current of the alternating current side on the other side of the transformer, calculated from the side of the ion valve ' will and that such an effect of this current moving in the same direction expresses and in essence regardless of the current direction of the current is proportional to the first power of the current, with a corresponding effect of the Current on the other side of the ion valve to achieve a differential effect is automatically compared and that automatically in the event of inequality of the compared currents the system is switched off or other protective measures are initiated. The The first-mentioned current can be taken off via current transformers, which are still at the same time

anderen Zwecken dienen können, und der Strom auf der anderen Seite des Ionenventüs, das ist also die Gleichstromseite beim Gleich» richter, kann an einem Punkt mit beina: Nullpotential abgenommen werden, w das ganze Relais ein Niederspannungsappatf wird. Gleichzeitig erhält man eine Schutzwirkung nicht nur gegen Fehler im Ionenventil, sondern auch gegen Fehler im Transformator. can serve other purposes, and the current on the other side of the ion valve, So this is the direct current side of the rectifier, at one point it can be almost: Zero potential can be removed, w the whole relay is a low-voltage apparatus will. At the same time, you get a protective effect not only against errors in the ion valve, but also against faults in the transformer.

Vier verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in ihrer Anwendung auf einen Gleichrichter sind in Abb. ι bis 4 der Zeichnung dargestellt.Four different embodiments of the invention as applied to one Rectifiers are in Fig. Ι to 4 of the drawing shown.

In sämtlichen Abbildungen bezeichnet 1 das Ionenventil des Gleichrichters und 2 seinen Haupttransformator. Die Schaltung ist in Abb. 1 doppelt dreiphasig mit Saugdrossel 3, während sie in Abb. 2 bis 4 sechsphasig ist. In Abb. 1 sind auf der Wechselstromseite des Gleichrichters die Primärwicklungen dreier Stromwandler 4 eingeschaltet, deren Sekundärströme je ein elektrodynamisch wirkendes Spulensystem eines Differentialrelais 5 durchfließen. Jedes der Spulensysteme besteht aus einer beweglichen Spule 6 und einer festen Spule 7 mit Eisenkern 8. Die beiden letzten Teile sind so bemessen, daß bereits bei niedrigem Strom eine Sättigung im Eisen eintritt. Die auf die bewegliche Spule wirkende Kraft wird deshalb praktisch proportional der ersten Potenz des sie durchfließenden Stromes. Da diese Ströme einander ablösen und ihre Summe dem vom Ionenventil gelieferten Gleichstrom proportional ist, wird der Wechselstromteil des Relais von einer Kraft oder einem Drehmoment beeinflußt, das jenem Gleichstrom praktisch proportional ist. Das Relais hat auch eine von Gleichstrom durchflossene Spule 9, die mit einem Dauermagneten 10 zusammenwirkt, so daß in ihr eine dem vom Ionenventil gelieferten Gleichstrom proportionale Kraft erzeugt wird. Diese wirkt der Kraft von der Wechselstromseite derart entgegen, daß die Gesamtkraft im Normalfall Null wird, wobei der bewegliche Kontakt 11 des Relais beispielsweise, durch eine Feder 12 gegen einen Anschlag 13 gedrückt wird. Bei einer Rückzündung oder einem anderen inneren Fehler tritt dagegen immer eine Gleichgewichtsstörung ein, indem die Wirkung des Wechselstromes diejenige des - Gleichstromes überwiegt, so daß das Relais seine festen Kontakte 14 überbrückt und eine Abschaltung der Anlage oder andere Schutzmaßnahmen für das Ionenventil eingeleitet werden.In all the figures, 1 denotes the ion valve of the rectifier and 2 its main transformer. The circuit in Fig. 1 is double three-phase with suction throttle 3, while in Fig. 2 to 4 it is six-phase. In Fig 1 are on the AC side of the rectifier, the primary windings of three current transformers 4 switched on, their secondary currents each one electrodynamically acting coil system of a differential relay 5 flow through. Each of the Coil systems consists of a movable coil 6 and a fixed coil 7 with an iron core 8. The last two parts are dimensioned so that a Saturation occurs in the iron. The force acting on the movable coil is therefore practically proportional to the first power of the current flowing through it. Because these currents replace each other and their sum is proportional to the direct current supplied by the ion valve is, the AC part of the relay is affected by a force or torque that practically that DC is proportional. The relay also has a coil 9 through which direct current flows cooperates with a permanent magnet 10, so that in it one of the supplied by the ion valve Direct current proportional force is generated. This counteracts the force from the alternating current side in such a way that the The total force normally becomes zero, with the movable contact 11 of the relay, for example, is pressed by a spring 12 against a stop 13. In the event of a flashback or another internal fault, on the other hand, there is always an imbalance in that the effect of the alternating current outweighs that of the - direct current, so that the relay bridges its fixed contacts 14 and a shutdown of the System or other protective measures for the ion valve are initiated.

In Abb. 2 wird der den Stromwandlern 6In Fig. 2 the current transformer 6

der Wechselstromseite entnommene Strom durch besondere Trockengleichrichter 20 gleichgerichtet und durch einen Widerstand 21 geleitet. Auf der Gleichstromseite des Stromrichters ist ein Widerstand 2 2 vorgesehen, ₍. an dem der Viergleichsstrom für den der Wech-•*selstromseite entnommenen Strom abgenomf\fnen wird. Der Nebenschlußstromkreis zum ^Widerstand 22 enthält einen Widerstand 23. Der Unterschied zwischen dem der Wechselstromseite entnommenen gleichgerichteten Strom und dem der Gleichstromseite des Ionenventils entnommenen Gleichstrom, welcher Unterschied normal Null ist, wird in diesem Falle auf galvanischem Wege ermittelt, indem die in Frage kommenden beiden Stromkreise entgegengesetzt parallel an ein nur schematisch angedeutetes Relais 24 angeschlossen werden, das bei einer Gleichgewichtsstörung anspricht.The current taken from the alternating current side is rectified by a special dry rectifier 20 and passed through a resistor 21. A resistor 2 2 is provided on the direct current side of the converter ₍ . At which the four-direct current for the current drawn from the alternating current side is drawn. The shunt circuit to the resistor 22 contains a resistor 23. The difference between that of the alternating current side The rectified current taken and the direct current taken from the direct current side of the ion valve, which difference is normally zero, is determined in this case by galvanic means by connecting the two circuits in question in opposite parallel to a relay 24, which is only indicated schematically and which, in the event of an imbalance appeals to.

In Abb. 3 wird der Strom von den Stromwandlern 6 gleichfalls über Trockengleichrichter 20 gleichgerichtet und mit dem Hauptstrom der Gleichstromseite des Stromrichters verglichen. Die Wirkung ist in Abb. 3 jedoch darauf gegründet, daß die Gleichgewichtsstörung zwischen der Gleich- und Wechselstromseite immer plötzlich einsetzt, weshalb man durch die Leitung der Ströme der beiden Seiten durch je eine Wicklung eines Transformators 30, wo sie einander entgegenwirken, bei der Störung einen Stromstoß in einer dritten Wicklung 31 hervorrufen und dadurch ein inicht dargestelltes) Relais beeinflussen kann.In Fig. 3, the current from the current transformers 6 is also supplied via dry rectifiers 20 rectified and with the main current of the direct current side of the converter compared. The effect in Fig. 3 is based on the fact that the balance disturbance between the direct and alternating current side always starts suddenly, which is why one by conducting the currents the two sides by one winding each of a transformer 30, where they counteract each other, cause a current surge in a third winding 31 in the event of a fault and thus can influence a relay (not shown).

In Abb. 4 speisen die Stromwandler 6 Drosselspulen 40, deren Eisenkerne durch aus der Gleichstromaeite des Stromrichters gespeiste Wicklungen 41 so hoch gesättigt gehalten werden, daß sie praktisch als Kurzschlüsse für die Stromwandler wirken. Wenn der Strom der Gleichstromseite des Stromrichters im Verhältnis zu dem der Wechselstromseite sinkt, überwiegt der Wechselstrom in den Drosselspulen 40, so daß eine beträchtliche Spannung an ihren Enden auftritt, welche Spannung über Gleichrichter 54 zwisehen Sammelschienen 42, 43 gelegt wird. Durch Widerstände 44 zwischen den Drosselspulen und den Hilfsgleichrichtern 54 sowie durch einen Kondensator 45 zwischen den Schienen kann man bewirken, daß die Spannung zwischen den Schienen ziemlich unabhängig von der Kurvenform der Spannung auf den Induktanzen wird, welche mit dem Wert des Wechselstromes ziemlich stark schwankt. Durch die Gleichgewichtsstörung 1x5 wird hier nicht, wie in Abb. 1 bis 3, ein Relais beeinflußt, sondern die Spannung zwischen den Sammelschienen 42, 43 wird hier unmittelbar zwischen der Kathode und den Gittern 46 des Ionenventils derart aufgedrückt, daß die Gitter negatives Potential erhalten und dadurch das Ionenventil sper-In Fig. 4, the current transformers feed 6 inductors 40, their iron cores through Windings 41 fed from the DC side of the converter are so highly saturated be kept that they act practically as short circuits for the current transformers. if the current of the DC side of the converter in relation to that of the AC side decreases, the alternating current predominates in the choke coils 40, so that a considerable Voltage occurs at their ends, which voltage across rectifier 54 Zwisehen Busbars 42, 43 is placed. By resistors 44 between the reactors and the auxiliary rectifiers 54 and by a capacitor 45 between the Rails can be made to make the tension between the rails fairly independent on the waveform of the voltage on the inductances, which with the value of the alternating current becomes quite strong fluctuates. Due to the imbalance 1x5, as in Fig. 1 to 3, a Relay affects but the voltage between the bus bars 42, 43 is here pressed directly between the cathode and the grids 46 of the ion valve in such a way that that the grids receive negative potential and thereby block the ion valve.

ren. Die Schiene 42 hat nämlich Kathodenpotential, und die Schiene 43 erhält bei der Störung negatives Potential. Letztere Schiene ist mit den Gittern über eine Glimmlampe 47, Trockengleichrichter 48 und Widerstände 49 verbunden. Außer dem vorher genannten Kondensator 45 ist zwischen den Schienen 42, 43 ein Kondensator 50 mit großer Kapazität in Reihe mit einem Widerstand 51 eingeschaltet, um die Spannung zwischen den Schienen 42, 43 so lange aufrechtzuerhalten, wie für die Unterdrückung einer Rückzündung erforderlich ist. Ferner liegen zwischen den Schienen Glimmlampen 52, um einen Anstieg der Spannung über einen gewissen Wert zu verhindern. Normal können auf die Gitter Steuerspannungen über Widerstände 53 aufgedrückt werden, deren Rückwirkung· auf die Schiene 43 durch die Gleichrichter 48 und die Glimmlampe 47 verhindert wird. Die Widerstände 53 sind jedoch viel höher als die Widerstände 49, weshalb das Potential der Schiene 43 bei einer Störung über die Gittersteuerspannungien überwiegt.Ren. The rail 42 has namely cathode potential, and the rail 43 receives at the Disturbance negative potential. The latter rail is connected to the grilles via a glow lamp 47, dry rectifier 48 and resistors 49 connected. Except for the aforementioned Capacitor 45 is a capacitor 50 with a large capacity between the rails 42, 43 connected in series with a resistor 51 to reduce the voltage between the Maintain rails 42, 43 as long as to suppress flashback is required. Furthermore, glow lamps 52 are located between the rails, by an increase to prevent the tension above a certain value. Normal can be on the grid Control voltages are applied via resistors 53, the reaction of which · on the Rail 43 is prevented by the rectifier 48 and the glow lamp 47. The resistances 53 are, however, much higher than the resistors 49, which is why the potential of the rail 43 in the event of a disturbance via the grid control voltages predominates.

Selbstverständlich kann die gemäß Abb. 4 bei einer Störung 'entstehende Spannungsisteigerung auf den Drosselspulen 40 auch zur Beeinflussung eines Schutzrelais verwendet werden, und umgebehrt kann ein Spannungsstoß, der gemäß Abb. 3 erzeugt wird, für die unmittelbare Sperrung des Ventils durch Aufdrücken auf die Gitter verwendet werden.Of course, the increase in voltage that occurs in the event of a malfunction, as shown in Fig. 4 can also be used on the choke coils 40 to influence a protective relay, and conversely, a voltage surge, which is generated according to Fig. 3, for the immediate blocking of the valve by pressing to be used on the grids.

Claims

Patent claims:

i. Arrangement for the protection of converters consisting of ion valve with transformer exist against the effect of re-ignition and similar defects, characterized by such a

gen structure, "that the current of the alternating current side beyond the transformer of the Converter, calculated from the side of the ion valve, is removed, and that such an effect of this current moving in the same direction independently of the instantaneous direction of the current and is essentially proportional to the first power of the current is, with! a corresponding effect of the Current on the other side of the ion valve to achieve a differential effect is automatically compared and that if the compared currents are not the same, the system is automatically switched off or other protective measures are initiated.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the differential Alignment serving currents, insofar as they are alternating currents, through Dry rectifiers are rectified.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the together to be compared rectified currents or direct currents by galvanic means are compared with each other.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the direct currents or rectified currents counteract each other in a transformer, in which by a sudden onset Disturbance of the equilibrium between these currents creates a voltage surge.

5. Arrangement according to claim 1 for converters with direct current on the one and alternating current on the other, marked by one of the Converter direct current saturated choke coil through which the alternating current flows and their increased in the event of a fault occurring in the converter system Inductance gives the desired protective effect.

6. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the through the Differential effect obtained electrical voltage affects a relay to protect the ion valve.

7. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the through the differential effect obtained electrical Voltage itself is imposed on the grids of the ion valve to lock it.

8. Arrangement according to claim 1, wherein the two comparison currents a relay influence by mechanically opposing each other, characterized by that the relay on the alternating current side has a number of electrodynamic elements corresponding to the number of phases that contain highly saturated iron.

1 sheet of drawings